CN215815424U - 用于气体绝缘系统的间隔组件以及气体绝缘系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于气体绝缘系统的间隔组件和气体绝缘系统。间隔组件用于将气体绝缘系统的填充有绝缘介质的相邻腔室间隔开。间隔组件包括：基板，该基板包括贯穿基板的多个安装通孔；多个绝缘部件，每个绝缘部件均包括绝缘体、电极和保持环，电极嵌入绝缘体中，保持环环绕绝缘体且与绝缘体成一体；其中，每个绝缘部件的保持环联接至相应的安装通孔的周缘。气体绝缘系统包括上述间隔组件。根据本实用新型的间隔组件和气体绝缘系统提供较大的构造灵活性，具有较广的应用范围，并且能够提供较高的绝缘性能和电气安全性。
Description
技术领域
本实用新型总体涉及气体绝缘系统，更具体地涉及用于气体绝缘系统的间隔组件和包括该间隔组件的气体绝缘系统。
背景技术
通常，气体绝缘系统包括壳体和电气设备/部件。壳体可以限定密闭空间，并且充满诸如SF6的绝缘气体。诸如电路断路器、隔离开关、导体管之类的电气设备/部件可以容置在该密闭空间中，以便安全地进行电气操作。常见的气体绝缘系统包括例如气体绝缘金属封闭开关设备(GIS，Gas Insulated Switchgear)、气体绝缘输电母线(GIB，Gas InsulatedTransmission Busbar)和气体绝缘输电线路(GIL，Gas Insulated Transmission Line)。
气体绝缘系统的壳体可以包括若干壳体部分。各个壳体部分各自限定容纳腔室并通过间隔件分隔开。相邻容纳腔室中的电气设备/部件可以通过间隔件内嵌的金属电极彼此电连接。图1示出了现有技术中常见的间隔件1，该间隔件1包括绝缘体2和嵌入在绝缘体2中的三个金属电极3。其中，金属电极3用于电连接电气设备/部件，因而处于相对较高电位。间隔件1的周缘可以固定至接地的金属壳体。绝缘体2用于使金属电极3与金属壳体电气绝缘。
由于间隔件中的绝缘体对于实现金属电极与金属壳体之间的电气绝缘以及保证整个气体绝缘系统的电气安全至关重要，因而在绝缘体的设计过程中往往需要花费较长的时间和较高的成本进行仿真模拟和验证试验。同时，绝缘体的设计往往取决于间隔件和金属电极的轮廓形状、尺寸、相对位置及间隔件所应用的绝缘气体环境中气体压力等多重因素。因而，对于这种常规的间隔件而言，一旦上述因素发生改变，即意味着需要花费大量的时间和成本进行重新设计。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于解决上述现有技术中存在的问题，提出一种改进的用于气体绝缘系统的间隔组件。
本实用新型的第一方面提供了一种用于气体绝缘系统的间隔组件，所述间隔组件用于将气体绝缘系统的填充有绝缘介质的相邻腔室间隔开，所述间隔组件包括：基板，所述基板包括贯穿所述基板的多个安装通孔；多个绝缘部件，每个绝缘部件均包括绝缘体、电极和保持环，所述电极嵌入所述绝缘体中，所述保持环环绕所述绝缘体且与所述绝缘体成一体；其中，每个绝缘部件的保持环联接至相应的安装通孔的周缘，并且所述电极和所述保持环各自由导电材料制成。
根据本实用新型的间隔组件的绝缘部件具有一体结构，绝缘部件的内部嵌有导电电极且外周结合有导电保持环，这使得电极产生的电场被约束在绝缘部件的电极和保持环之间。由于每个电极产生的电场相对独立，电场互不干扰，使得各自电场分布的更加均匀，有助于间隔组件耐受更高的电压；而且，即使改变绝缘部件/电极的位置，绝缘部件处的电场分布也不会改变，因而无需对绝缘部件的绝缘体进行重新设计。这允许使用较短的时间和较低成本来灵活地改变间隔组件的构造，例如，可以灵活地改变多个绝缘部件的相对位置关系以适应待与绝缘部件的电极连接的电气设备的端子分布，以及可以灵活地改变基板的形状和尺寸以适应间隔组件将要固定至的壳体的形状和尺寸。
根据上述技术构思，本实用新型的第一方面可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。
在一些可选形式中，所述基板包括三个安装通孔，所述三个安装通孔在所述基板上呈三角形分布或直线分布，以适应待与绝缘部件的电极连接的电气设备的不同端子分布。
在一些可选形式中，每个绝缘部件包括嵌在所述绝缘体的中央的一个电极。
在一些可选形式中，所述绝缘体呈圆环状且由绝缘材料制成。
在一些可选形式中，所述间隔组件还包括多个安装环，每个绝缘部件的保持环被固定在相应的安装环与相应的安装通孔的周缘之间。
在一些可选形式中，所述绝缘体包括用于容纳密封圈的环形凹槽，所述环形凹槽在所述绝缘体的表面上设置成邻近所述保持环。
在一些可选形式中，其特征在于，所述基板由金属材料制成，以为间隔组件提供更高的机械强度。
本实用新型的第二方面提供了一种气体绝缘系统，所述气体绝缘系统包括：第一壳体部分和第二壳体部分，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分彼此相邻且分别限定了填充有绝缘介质的第一腔室和第二腔室；以及根据本实用新型的第一方面所述的用于气体绝缘系统的间隔组件；其中，所述间隔组件设置于所述第一壳体部分与所述第二壳体部分之间以将所述第一腔室和所述第二腔室间隔开。
根据上述技术构思，本实用新型的第二方面可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。
在一些可选形式中，所述第一腔室和所述第二腔室均填充有绝缘气体，其中，所述第一腔室和所述第二腔室内的绝缘气体压力不同。
在一些可选形式中，所述间隔组件的基板包括沿其周缘间隔设置的多个固定孔以用于将所述基板固定在所述第一壳体部分和所述第二壳体部分之间。
根据本实用新型的用于气体绝缘系统的间隔组件和气体绝缘系统能够提供较大的构造灵活性，具有较广的应用范围，并且能够提供较高的绝缘性能和电气安全性。
附图说明
本实用新型的其他特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施方式更好地理解，附图中相同的附图标记标识相同或相似的部件，其中：
图1是现有技术中的间隔件的立体示意图；
图2是根据本实用新型的示例性实施例的气体绝缘系统的局部剖视示意图；
图3是根据本实用新型的示例性实施例的间隔组件的立体示意图；
图4A是根据本实用新型的示例性实施例的间隔组件的分解示意图；
图4B是根据本实用新型的示例性实施例的间隔组件的剖视示意图；
图5A是根据本实用新型的示例性实施例的间隔组件的绝缘部件的立体示意图；
图5B是根据本实用新型的示例性实施例的间隔组件的绝缘部件的剖视示意图；
图6A至图6C是根据本实用新型的示例性实施例的间隔组件的平面示意图，其分别示出了绝缘部件呈不同分布方式的间隔组件。
具体实施方式
下面详细讨论实施方式的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施方式仅仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。
在本实用新型中，柱状或盘状部件的轴向方向即其中心轴线的方向；柱状或盘状部件的周向方向指的是沿其周长的方向，柱状或盘状部件的径向方向指的是与其轴向方向垂直的方向。
图2示出了根据本实用新型的示例性实施例的气体绝缘系统100的一部分。气体绝缘系统100可以是气体绝缘金属封闭开关设备、气体绝缘输电母线或气体绝缘输电线路等。在图示的实施例中，气体绝缘系统100是三相的气体绝缘系统。
参照图2，气体绝缘系统100的壳体可以包括大致筒形形状的第一壳体部分102和第二壳体部分104。第一壳体部分102和第二壳体部分104彼此相邻，并且分别限定了填充有绝缘介质的第一腔室106和第二腔室108。第一壳体部分102和第二壳体部分104可以由金属材料制成。绝缘介质可以是高压绝缘气体，例如六氟化硫(SF6)。第一腔室106和第二腔室108内的绝缘气体的压力可以相同或不同。
第一腔室106和第二腔室108内可以分别容纳三个第一相导体110和三个第二相导体112。图2中仅示出了两个第一相导体110和两个第二相导体112。每个第一相导体110可以电连接至容纳在气体绝缘系统100的壳体内(例如第一腔室106内)的一电气设备/部件的一个相端子(未示出)。每个第二相导体112可以电连接至容纳在气体绝缘系统100的壳体内(例如第二腔室108内)的另一电气设备/部件的一个相端子(未示出)。第一相导体110和第二相导体112可以是实心或管状的导电杆。第一壳体部分102和第二壳体部分104可以各自具有第一法兰114和第二法兰116，并通过第一法兰114和第二法兰116彼此联接。
气体绝缘系统100还可以包括间隔组件118。间隔组件118设置于第一壳体部分102与第二壳体部分104之间以将第一腔室106和第二腔室108间隔开。
参照图3至图5B，间隔组件118可以包括基板120和多个绝缘部件122。基板120包括贯穿基板120的多个安装通孔121。每个绝缘部件122均包括绝缘体124、电极126和保持环128，电极126嵌入绝缘体124中，保持环128环绕绝缘体124且与绝缘体124成一体。每个绝缘部件122的保持环128联接至相应的安装通孔121的周缘130。
基板120可以大致呈圆盘状。基板120的多个安装通孔121可以在基板120上彼此间隔开。基板120可以由导电材料、例如金属材料制成。
基板120包括沿其周缘间隔设置的多个固定孔132以用于将基板120固定在第一壳体部分102和第二壳体部分104之间。结合参照图2，相应地，第一壳体部分102的第一法兰114和第二壳体部分104的第二法兰116上也可以设置相应的固定孔(未示出)。基板120可以置于第一壳体部分102和第二壳体部分104之间，并且通过延伸穿过基板120的固定孔132以及第一法兰114和第二法兰116上的相应固定孔的固定件134固定至第一法兰114和第二法兰116。固定件134可以例如为螺栓、螺柱、螺钉等。由于基板120与第一壳体部分102和第二壳体部分104紧固在一起，基板120将与第一壳体部分102和第二壳体部分104处于相同的电位，即通常相对较低的电位、例如地电位。
参照图5A和图5B，绝缘部件122可以呈一体式结构。在图示的实施例中，绝缘部件122可以包括嵌在绝缘体124中央的一个电极126以及嵌在绝缘体124的外周的一个保持环128。绝缘部件122中的绝缘体124可以使电极126与保持环128电气绝缘。在图示的实施例中，绝缘体124可以呈圆环状。绝缘体124可以由绝缘材料制成，例如由环氧树脂制成。电极126和保持环128可以由导电材料、例如金属材料制成。结合参照图2，第一腔室106内的一个第一相导体110可以通过绝缘部件122的电极126与第二腔室108内的一个第二相导体112电连接。电极126将与第一相导体110和第二相导体112处于相同且相对较高的电位。
参照图4A和图4B，在图示的实施例中，间隔组件118还包括多个安装环136。每个绝缘部件122的保持环128被固定在相应的安装环136与相应的安装通孔121的周缘130之间，使得每个绝缘部件122大致与相应的基板120的安装通孔121对准并且绝缘部件122的保持环128与基板120保持接触。保持环128将与基板120等电位，进而与第一壳体部分102和第二壳体部分104等电位，例如处于地电位。此外，可以优化安装环136的表面(例如通过倒圆等)，以保证均匀良好的电场分布，避免尖端放电。
参照图4A至图5B，绝缘部件122的保持环128可以包括沿其周向方向间隔设置的多个第一安装孔138。安装环136和安装通孔121的周缘130可以分别包括沿各自周向方向间隔设置的多个第二安装孔140和多个第三安装孔142。绝缘部件122可以通过延伸穿过第一安装孔138以及对应的第二安装孔140和第三安装孔142的紧固件144而被固定在安装环136与安装通孔121的周缘130之间。
绝缘体124可以包括用于容纳密封圈的环形凹槽146。环形凹槽146在绝缘体124的表面上设置成邻近保持环128。可选地，绝缘体124的相反两个表面可以各设置一个环形凹槽146用于容纳密封圈，进而保证绝缘体124与安装环136和安装通孔121的周缘130均密封接触。
可以设想的是，间隔组件118可以不包括安装环136，绝缘部件122的保持环128可以直接通过紧固件紧固至安装通孔121的周缘130。在这种情况下，可以进一步优化保持环128的表面以保证均匀良好的电场分布。
参照图2和图4A，在图示的示例中，间隔组件118包括三个绝缘部件122。相应地，基板120包括三个安装通孔121，以用于安装三个绝缘部件122。如此，第一腔室106内的三个第一相导体110可以通过间隔组件118的三个电极126分别与第二腔室108内的三个第二相导体112电连接，进而使间隔组件118两侧的分别与三个第一相导体110和三个第二相导体112电连接的两个三相电气设备/部件彼此电连接。
参照图4A和图5A，由于绝缘体124外周嵌有由导电材料制成的保持环128，每个绝缘部件122的处于高电位的电极126产生的电场将被约束在绝缘体124的电极126与保持环128之间。
相比于例如图1的现有技术中三个电极3直接嵌在同一绝缘体2内而导致三个电极产生的电场会彼此干涉的情况，根据本实用新型的间隔组件118的多个电极126(例如，三个电极126)各自产生的电场不会发生干涉，电场分布更加均匀，使得间隔组件118的绝缘体124能够耐受更高的电压。
对于例如图1的现有技术而言，一旦电极3在绝缘体2中的位置发生变化，绝缘体2处的电场分布就会发生改变，需要重新设计绝缘体来满足绝缘要求。相比之下，对于根据本实用新型的间隔组件118，由于每个绝缘部件122的电极126产生的电场相对独立，即使绝缘部件122以及相应的电极126在基板120上的位置发生变化，也不会影响绝缘部件122处的电场分布，因而无需更改绝缘部件122中绝缘体124的设计仍能满足绝缘要求。这就允许灵活地调整绝缘部件122的位置以适应待与间隔组件118的多个电极126电连接的电气设备/部件的三相端子的分布(三角形分布和直线分布等)。
在基板120由金属材料制成的情况下，可以通过机械加工方便地在基板120的不同位置处加工出安装通孔121。基板120的三个安装通孔121可以在基板120上可呈等边三角形分布、等腰三角形分布以及直线分布，使得相应的绝缘部件122在基板120上呈等边三角形分布、等腰三角形分布以及直线分布(如图6A至图6C分别所示出的)，以适应待连接的电气设备/部件的不同的三相端子分布。
而且，相比于例如图1的现有技术中间隔件1的主体部分为绝缘体2的情况，本实用新型的间隔组件118的绝缘体124占间隔组件118的比例更小，因而间隔组件118的介电表面(即绝缘体124的表面)更小，能够减少间隔组件118表面发生故障的概率，有利于提高气体绝缘系统的电气安全。例如，能够减少间隔组件118的介电表面对金属污染物(这些金属污染物可能是在气体绝缘系统装配期间产生的机械磨料颗粒，也可能是电气开关操作时触头间由于电弧产生的金属蒸汽)的吸附，进而减少或防止间隔组件118的介电表面上闪络的发生。
此外，可以理解的是，气体绝缘系统100中绝缘气体的绝缘性能与绝缘气体的压力正相关，因而绝缘体124的设计可以基于气体绝缘系统100的第一腔室106和第二腔室108中较低的绝缘气体压力进行设计，以同时满足第一腔室106和第二腔室108的绝缘要求。此外，可以基于目前现有的各种气体绝缘系统所使用的最低绝缘气体压力来设计根据本实用新型的间隔组件118的绝缘体124，这样间隔组件118就可以广泛地应用于各种现有的气体绝缘系统。
应当理解的是，图2至图6C所示实施例仅显示了根据本实用新型的用于气体绝缘系统的间隔组件以及气体绝缘系统的各个可选部件的形状、尺寸和布置方式，然而其仅为示意而非限制，在不背离本实用新型的思想和范围的情况下，亦可采取其他形状、尺寸和布置方式。
以上已揭示本实用新型的技术内容及技术特点，然而可以理解的是，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本实用新型的保护范围。上述实施方式的描述是示例性的而不是限制性的，本实用新型的保护范围由权利要求所确定。
Claims (10)
1.一种用于气体绝缘系统的间隔组件(118)，所述间隔组件(118)用于将气体绝缘系统的填充有绝缘介质的相邻腔室间隔开，其特征在于，所述间隔组件(118)包括：
基板(120)，所述基板(120)包括贯穿所述基板(120)的多个安装通孔(121)；
多个绝缘部件(122)，每个绝缘部件(122)均包括绝缘体(124)、电极(126)和保持环(128)，所述电极(126)嵌入所述绝缘体(124)中，所述保持环(128)环绕所述绝缘体(124)且与所述绝缘体(124)成一体；
其中，每个绝缘部件(122)的保持环(128)联接至相应的安装通孔(121)的周缘(130)，并且所述电极(126)和所述保持环(128)各自由导电材料制成。
2.根据权利要求1所述的用于气体绝缘系统的间隔组件(118)，其特征在于，所述基板(120)包括三个安装通孔(121)，所述三个安装通孔(121)在所述基板(120)上呈三角形分布或直线分布。
3.根据权利要求1或2所述的用于气体绝缘系统的间隔组件(118)，其特征在于，每个绝缘部件(122)包括嵌在所述绝缘体(124)的中央的一个电极(126)。
4.根据权利要求3所述的用于气体绝缘系统的间隔组件(118)，其特征在于，所述绝缘体(124)呈圆环状且由绝缘材料制成。
5.根据权利要求1或2所述的用于气体绝缘系统的间隔组件(118)，其特征在于，所述间隔组件(118)还包括多个安装环(136)，每个绝缘部件(122)的保持环(128)被固定在相应的安装环(136)与相应的安装通孔(121)的周缘(130)之间。
6.根据权利要求1或2所述的用于气体绝缘系统的间隔组件(118)，其特征在于，所述绝缘体(124)包括用于容纳密封圈的环形凹槽(146)，所述环形凹槽(146)在所述绝缘体(124)的表面上设置成邻近所述保持环(128)。
7.根据权利要求1或2所述的用于气体绝缘系统的间隔组件(118)，其特征在于，所述基板(120)由金属材料制成。
8.一种气体绝缘系统(100)，其特征在于，所述气体绝缘系统(100)包括：
第一壳体部分(102)和第二壳体部分(104)，所述第一壳体部分(102)和所述第二壳体部分(104)彼此相邻且分别限定了填充有绝缘介质的第一腔室(106)和第二腔室(108)；以及
根据权利要求1至7中的任一项所述的用于气体绝缘系统的间隔组件(118)；
其中，所述间隔组件(118)设置于所述第一壳体部分(102)与所述第二壳体部分(104)之间以将所述第一腔室(106)和所述第二腔室(108)间隔开。
9.根据权利要求8所述的气体绝缘系统(100)，其特征在于，所述第一腔室(106)和所述第二腔室(108)均填充有绝缘气体，其中，所述第一腔室(106)和所述第二腔室(108)内的绝缘气体压力相同或不同。
10.根据权利要求8或9所述的气体绝缘系统(100)，其特征在于，所述间隔组件(118)的基板(120)包括沿其周缘间隔设置的多个固定孔(132)以用于将所述基板(120)固定在所述第一壳体部分(102)和所述第二壳体部分(104)之间。
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|---|---|---|---|
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